Napkollektor

Melegvizet szolgáltató kísérleti napkollektor

A napkollektor olyan épületgépészeti berendezés, amely a napenergia felhasználásával közvetlenül állít elő fűtésre, vízmelegítésre használható hőenergiát. Fűtésre való alkalmazása az épület megfelelő hőszigetelését feltételezi és általában csak tavasszal és ősszel mint átmeneti, illetve télen mint kisegítő fűtés használatos. Hőcserélő közege jellemzően folyadék, de a levegőt használó változatai is elterjedtek. A hétköznapi nyelvben gyakran összetévesztik a napelemmel, amely a napsugárzást elektromos energiává alakítja.

A napkollektor fényelnyelő (matt fekete, fényt nem visszaverő festékkel bevont) rétegét abszorbernek is nevezik. Ez a réteg a fény elnyelése által melegszik fel, majd a hőt egy csőkígyón át vezetik el – általában szivattyúval. A csőkígyó másik oldalán hőszigetelő réteg van fokozandó a hatékonyságot, illetve megakadályozandó az átégetést.

Derült, napos időben hozzávetőleg 1 kW erősségű sugárzás érkezik minden négyzetméternyi felületre. Az éves, átlagos napsugárzás Magyarországon 3,17 kWh négyzetméterenként naponta. Összes éves mennyiség szempontjából Magyarország 2000 óra/év napsütéses óraszámmal kb. a 47 szélességi fokon kedvező helyen van, valamint a beesési max. szög a vízszinteshez délben nyáron 66°, télen 19°, ami gyakorlatilag jó kollektor elhelyezési lehetőséget ad.

Típusai

Napkollektor vázlatrajza

A napkollektorok hőcserélő közege rendszerint folyadék, ritkábban levegő – ez utóbbi esetben légkollektorról beszélünk. A napkollektorok a hőt közvetítő közeges, vagy közvetlen rendszerbe adják tovább. Fagyálló közvetítő közeggel a napkollektor egész évben szabadban lehet, közvetlen melegítéskor maga a felhasznált közeg áramlik a napkollektorban (hálózati víz, ill. a helyiség levegője). Szerkezetét tekintve fő típusai: síkkollektor, vákuumcsöves kollektor, és tartályos (gravitációs, termoszifonos) kollektor. A sík kollektor abszorbere gyakorlatilag sík felület, fedőüvege sík. A vákuumcsöves kollektor külső üveg hőszigetelése egy vákuummal rendelkező üvegcső. Ezen belül lehet az abszorber egy u.n. hőcső, amely felső pontján adja át a hőt a közvetítő közegnek, vagy egy U cső, melyben a közvetítő közeg áramlik. A vákuumcsövek hatásfokát néha CPC tükrökkel fokozzák. Azon rendszerek, amelyekben a közeg keringéséhez nem használnak szivattyút – légkollektor esetén ventilátort –, termoszifonnak nevezzük. Ezek különböző hőmérsékletből eredő fajsúly-különbséget használják ki. Egy ilyen meleg víz készítő egység szerkezete egy felső tartályból, és a hozzá kapcsolódó napkollektorból áll. Általában közvetlenül a használati vizet melegítik, nyomás nélküli, és nyomás alatti kivitelben, aszerint, hogy pl. a hálózati víznyommás közvetlenül a tartályra hat, vagy külön betáplálást kap pl. vízszinttartó egységgel.

Folyadék közegű, szivattyús rendszer

A fekete színű, néha tükrökkel is megvilágított kollektor (1) elnyeli a napsugár által közvetített hőt és azt átadja a kollektorban keringő folyékony, fagyálló, jó hőközvetítő folyadéknak. A kollektor felmelegedését egy automatika (2) figyeli, amely a rendszernél magasabb hőmérséklet esetén elindítja a szivattyút (3). Ez a folyadék egy zárt hőcserélő tartályban (5) átadja a többlet hőt a bojlerben (6) tárolt víznek. A rendszert nyomásszabályozó (4) egészíti ki, illetve közvetlen a hőcserélőből (5) is lehet meleg vizet nyerni fűtési célokra.

Légkollektor

„Sörkollektor verseny”, Solt, 2007 augusztusa

A légkollektor olyan napkollektor, amely napenergiával történő légfűtésre, más néven szoláris légfűtésre használható. Ezek a kollektorok rendszerint a „téli” nappályát figyelik, ezért általában függőlegesen szokták felszerelni őket a házak falára.

A levegő a kollektor belsejében halad, a hőcserélőn keresztül felmelegszik, majd beáramlik a fűtendő területre. A levegő mozgatását általában ventilátor(ok) végzi(k) – ez esetben a melegítő csövek alul és felül egy közös csőben érnek véget. A szerkezet belsejében szabályozó tag található, amely csak abban az esetben engedélyezi a működést, ha fűtésre alkalmas a rendszer hőmérséklete. A légkollektorokat általában fűtésre alkalmazzák, bár vannak csőhálózattal kombinált típusok, amelyek használati meleg vizet is készítenek.

Kevésbé összetett szerkezetek mint a „vizes” napkollektorok, ezért áruk alacsonyabb, szerviz- és üzembentartási költségük kisebb, előállításuk egyszerűbb. A házilag készített napkollektorok többsége így légkollektor, gyakran háztartási hulladékból, ezen belül is elsősorban üres alumínium italos palackokból összeállítva – ez utóbbiak gyakran használt neve a sörkollektor. Ezek hobbiszintű építői időnként rendezvényeket, építőversenyeket rendeznek; Magyarországon az első ilyet 2007 augusztusában tartották Solton, „Sörkollektor verseny” név alatt. A légkollektor segítségével aszaló is építhető . Légkollektor készíthető pillepalackok felhasználásával is.

Napkollektor alkalmazási körülményei

Mivel a decemberi napsugárzás a júliusinak kb. 25%-a, ezért melegvíz készítésére egész éves üzemben jobban ki lehet használni. (Kifejezetten fűtés céljára hazai viszonyok mellett vízes kollektort alkalmazni nem a leggazdaságosabb, hacsak nem egy különleges esetről van szó, pl. nyári medencefűtésre már rendelkezésre álló kollektorok téli hasznosításáról.) Ha a meleg víz igény állandóan, több személyre jelentkezik, akkor a kollektor kihasználtsága javul. pl. nyugdíjas otthon, kórház esetén. A nyári meleg víz csúcsigényre méretezve elkerülhető a túlmelegedés, és inkább télen van szükség második energiaforrásra. A kollektor szerkezet több célra alkalmazva költséget takaríthat meg, pl. tetőfedést kiváltó, tetőbe integrált kollektor, vagy árnyékoló-esővédő ablakok, ajtók fölött. Különbség van továbbá egy komplett új rendszer, és a meglévő (kombi bojler, villanybojler) elé kapcsolható rendszer között. A kollektorok beruházása más esedékes építészeti, épületgépészeti felújítással együtt előnyös, mert eloszlanak a költségek (pl. állványozás, helyreállítás, tartályok, szerelvények cseréje). Előnyös, ha a kollektor és a tároló között kicsi a távolság, mert egy déli ferde tetőre helyezett kollektor és az északi oldali földszinten elhelyezett vizes helyiség között túl nagy lehet a csővezeték költség. Fűtetlen helyiségen, padlástéren átmenő kollektor vezetékek nagyságrendekkel nagyobb szigetelésvastagságot igényelnek, mint a fűtött téri melegvíz-vezetékek. A kollektorok tájolás szempontjából a DK, D, DNY irányú ferde tetőkre helyezhetők el legkedvezőbben.

Külső hivatkozások

• Napkollektor.lap.hu - linkgyűjtemény
• Sörkollektor.hu - sörkollektor építési útmutató és közösségi fórum
• Amatőr térkép a magyarországi sörkollektorok elhelyezkedéséről
• pillekollektor
• kollektorok.hu - napkollektorok, általános információk
• Csináljuk jól (5. szám
• Naptűzhelyek, aszalás
• Napkollektor becslés online, (német)

További információk

• Dr Gyurcsovics Lajos: Hőtermelés napsugárból (Műszaki könyvkiadó, 1987)
• Armin Themeßl, Werner Weiß: Napkollektoros berendezések (Cser Kiadó, Budapest, 2007)